СТАНЦИЯ ПЕРЕКАЧКИ И СЕПАРАЦИИ МНОГОФАЗНОЙ СМЕСИ Российский патент 2014 года по МПК F17D1/00 F04F5/54 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к внутрипромысловому сбору и транспортированию водогазонефтяной продукции нефтяных скважин при однотрубном транспортировании на центральный пункт сбора и подготовки нефти. Также изобретение может быть использовано и в других отраслях народного хозяйства для перекачки и транспортирования многофазных смесей.

Уровень техники

Известна установка для сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин, включающая сеть сборных трубопроводов от скважин, напорный трубопровод до установки подготовки нефти и насосную установку, размещенную между сетью сборных трубопроводов и напорным трубопроводом. Насосная установка выполнена с применением многофазного штангового насоса, закрепленного на насосно-компрессорной трубе (НКТ) и установленного в зумпфе, оборудованном трубой большого диаметра с заглушкой на нижнем конце и устьевым оборудованием на верхнем конце. Боковой отвод зумпфа, сообщающийся с межтрубным пространством, соединен с сетью сборных трубопроводов через расширительную камеру, а боковой отвод устьевого оборудования - линейный отвод устьевого оборудования, сообщающийся с внутренней полостью НКТ, соединен с напорным трубопроводом через эжектор, который посредством газовой линии соединен с газовым пространством расширительной камеры. В качестве привода многофазного штангового насоса применен станок-качалка, полированный шток которого соединен со штоком штангового насоса (патент RU №2160866, кл. F17D 1/00 от 1999 г.).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного технических решений, заключаются в наличии шурфовой насосной станции, гидроструйного насоса и выходного напорного трубопровода.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается в том, что известная установка не обеспечивает стабильного и постоянного режима транспортирования водогазонефтяной смеси из скважин с высоким дебитом, а также с высоким газовым фактором и большим содержанием мехпримесей, т.к. используемый для транспортирования штанговый насос, пропускающий через себя всю транспортируемую жидкость, имеет ограниченную производительность, определяемую возможностями станка-качалки. При этом такой насос может перекачивать жидкость только с малым газовым фактором. Поэтому для обеспечения надежной эксплуатации в известной установке всегда требуется дополнительно устанавливать буферную емкость, что делает установку малопроизводительной, громоздкой и неудобной в эксплуатации. Кроме того, поскольку известная установка содержит две ступени перекачки (последовательно штанговым насосом и струйным насосом), то в случае выхода из строя одной из ступеней перекачки полностью прекращается транспортирование продукции скважин, останавливаются сами скважины, и для повторного запуска установки требуются, помимо дополнительных материальных затрат, еще и дополнительные затраты времени, что приводит к удорожанию процесса транспортирования, а также к его дискретному режиму, в результате чего возможны частые выходы оборудования из строя. Также известная установка не позволяет оснастить ее дистанционным управлением, т.к. при ее работе невозможно выделить какой-либо единый контрольный показатель, характеризующий работу установки в целом. Этот недостаток усложняет процесс эксплуатации всей известной установки. Еще одним недостатком этой установки является необходимость перекачки через штанговый насос всего объема продукции нефтяных скважин, что приводит к неоправданно высокому расходу электроэнергии и повышенному износу оборудования.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин, которая содержит сеть сборных трубопроводов от скважин, напорный трубопровод до установки подготовки нефти, эжектор, насос, закрепленный на насосно-компрессорной трубе и размещенный в зумпфе, который оборудован трубой с заглушкой на нижнем конце и устьевым оборудованием на верхнем конце, отвод межтрубного пространства зумпфа, линейный отвод устьевого оборудования, сообщающийся с внутренней полостью насосно-компрессорной трубы, сепарационную установку, имеющую отводы газоводонефтяной и водонефтяной продукции сепарации, при этом эжектор размещен между сетью сборных трубопроводов и напорным трубопроводом, патрубок ввода транспортируемой жидкости в эжектор связан с сетью сборных трубопроводов, сопло эжектора через линейный отвод устьевого оборудования связано с полостью насосно-компрессорной трубы, а диффузор эжектора - с входом сепарационной установки, отвод газоводонефтяной продукции сепарации соединен с напорным трубопроводом, а отвод водонефтяной продукции сепарации соединен посредством байпасного трубопровода с отводом межтрубного пространства зумпфа, при этом в качестве насоса система содержит электроцентробежный насос (Патент RU №2236639 C1, М. кл. F17D 1/00, опубликовано 20.09.2004).

Признаки известного устройства, совпадающие с существенными признаками заявленного изобретения, заключаются в наличии коллектора (в прототипе это патрубок), сепаратора, выходного напорного трубопровода, шурфовой насосной установки (в прототипе это зумпф, труба с заглушкой, насосно-компрессорная труба, межтрубное пространство, электроцентробежный насос, устьевое оборудование, боковой отвод, линейный отвод), гидроструйного насоса (в прототипе это эжектор с соплом и диффузором); при этом выход коллектора гидравлически связан с пассивным входом гидроструйного насоса, выход шурфовой насосной установки гидравлически связан с активным входом гидроструйного насоса, один выход сепаратора гидравлически связан с входом шурфовой насосной установки, а другой - с выходным напорным трубопроводом, выход гидроструйного насоса гидравлически связан с входом сепаратора.

Причина, препятствующая получению технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается возможности несанкционированного возвратного движения жидкости, а также в возможности скопления газа в шурфовой насосной установке, препятствующего нормальной работе центробежного насоса этой установки.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности и долговечности работы станции перекачки и сепарации многофазных смесей.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в создании препятствий несанкционированному возвратному движению всему газожидкостному потоку, направляемому из гидроструйного насоса в сепаратор, а также в возможности стравливания газа из шурфовой насосной установки и заполнении установки жидкостью для обеспечения нормальной работы ее центробежного насоса.

Технический результат также заключается в обеспечении антикоррозионной защиты выходного напорного трубопровода.

Достигается технический результат тем, что станция перекачки и сепарации многофазной смеси содержит коллектор, сепаратор, выходной напорный трубопровод, как минимум одну шурфовую насосную установку, как минимум один гидроструйный насос, как минимум один запорный элемент и как минимум один обратный клапан, при этом выход коллектора гидравлически связан с пассивным входом каждого гидроструйного насоса, выход каждой шурфовой насосной установки гидравлически связан с активным входом по крайней мере одного гидроструйного насоса, один выход сепаратора гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом, другой выход сепаратора гидравлически связан с входом каждой шурфовой насосной установки, выход каждого гидроструйного насоса гидравлически связан с входом сепаратора через соответствующий запорный элемент и соответствующий обратный клапан, при этом как минимум одна шурфовал насосная установка снабжена запорным элементом, предназначенным для выпуска газа из установки или заполнения установки жидкостью.

Достигается технический результат также тем, что станция содержит как минимум один дополнительный запорный элемент и как минимум один дополнительный обратный клапан, а выход коллектора гидравлически связан с пассивным входом каждого гидроструйного насоса через соответствующий дополнительный запорный элемент и соответствующий дополнительный обратный клапан.

Достигается технический результат также тем, что станция содержит дозатор ингибитора коррозии, гидравлически связанный с выходным напорным трубопроводом.

Новые признаки заявленного изобретения заключаются в наличии как минимум одного запорного элемента и как минимум одного обратного клапана, а также в том, что выход каждого гидроструйного насоса гидравлически связан с входом сепаратора через соответствующий запорный элемент и соответствующий обратный клапан, при этом как минимум одна шурфовая насосная установка снабжена запорным элементом, предназначенным для выпуска газа из установки или заполнения установки жидкостью.

Новые признаки заявленного изобретения также заключаются в наличии как минимум одного дополнительного запорного элемента и как минимум одного дополнительного обратного клапана, а также в том, что выход коллектора гидравлически связан с пассивным входом каждого гидроструйного насоса через соответствующий дополнительный запорный элемент и соответствующий дополнительный обратный клапан.

Новые признаки заявленного изобретения также заключаются в наличии дозатора ингибитора коррозии, гидравлически связанного с выходным напорным трубопроводом.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана функциональная схема заявленной станции перекачки и сепарации многофазной смеси в минимальном варианте исполнения станции (пункт 1 формулы); на фиг.2 - та же станция в усовершенствованном варианте исполнения (пункты 1, 2, 3, 4 формулы).

Осуществление изобретения

Станция перекачки и сепарации многофазной смеси (фиг.1) содержит коллектор 1, сепаратор 2 с двумя выходами 3 и 4, выходной напорный трубопровод 5, как минимум одну шурфовую насосную установку 6, как минимум один гидроструйный насос 7 с пассивным 8 и активным 9 входами, как минимум один запорный элемент 10 и как минимум один обратный клапан 11. Выход коллектора 1 гидравлически связан с пассивным входом 8 каждого гидроструйного насоса 7, выход каждой шурфовой насосной установки 6 гидравлически связан с активным входом 9 по крайней мере одного гидроструйного насоса 7, один выход сепаратора 2 (выход 3) гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом 5, другой выход сепаратора 2 (выход 4) гидравлически связан с входом каждой шурфовой насосной установки 6, выход каждого гидроструйного насоса 7 гидравлически связан с входом сепаратора 2 через соответствующий запорный элемент 10 и соответствующий обратный клапан 11.

Станция перекачки и сепарации многофазной смеси (фиг.2) также содержит как минимум один дополнительный запорный элемент 12 и как минимум один дополнительный обратный клапан 13, при этом выход коллектора 1 гидравлически связан с пассивным входом 8 каждого гидроструйного насоса 7 через соответствующий дополнительный запорный элемент 12 и соответствующий дополнительный обратный клапан 13.

Станция перекачки и сепарации многофазной смеси (фиг.2) также содержит дозатор 14 ингибитора коррозии, гидравлически связанный с выходным напорным трубопроводом 5.

Кроме того, как минимум одна шурфовая насосная установка 6 снабжена запорным элементом 15, предназначенным для выпуска газа из установки или заполнения установки жидкостью.

Сепаратор 2 выполнен в виде установки блочной сепарации и имеет два выхода - выход 3 газоводонефтяной продукции, гидравлически связанный с выходным напорным трубопроводом 5, и выход 4 водонефтяной продукции, гидравлически связанный через фильтр мехпримесей (не показан) и запорные элементы 16 с входами шурфовых насосных установок 6.

Каждая шурфовая насосная установка 6 представляет собой зумпф, оборудованный трубой с заглушкой на нижнем конце и устьевым оборудованием на верхнем конце. В указанной трубе расположена насосно-компрессорная труба, соединенная с устьевым оборудованием. При этом межтрубное пространство является входом шурфовой насосной установки. В зумпфе также установлен электроцентробежный насос, который закреплен на насосно-компрессорной трубе, верхний конец которой соединен с устьевым оборудованием. При этом внутренне пространство насосно-компрессорной трубы является выходом шурфовой насосной установки (конструктивные элементы шуфровой насосной станции не показаны).

Каждый гидроструйный насос 7 представляет собой эжектор, включающий сопло, камеру смешения и диффузор (не показаны). Гидроструйный насос предназначен для перемешивания струи рабочей, т.е. активной жидкости (вход 9) с потоком подсасываемой, т.е. пассивной среды (вход 8) и последующего совместного их транспортирования (эффект Вентури).

Работа станции заключается в следующем (фиг.2).

Многофазная газоводонефтяная продукция нефтяных скважин через газозамерные установки (нефтяные скважины и газозамерные установки не показаны) подается на входы коллектора 1, с выхода которого указанная продукция через соответствующий открытый запорный элементы 12 и соответствующий обратный клапан 13 поступает на вход 8 каждого гидроструйного насоса 7. С выхода каждого гидроструйного насоса 7 через соответствующий открытый запорный элемент 10 и обратный клапан 11 продукция поступает на вход сепаратора 2. В сепараторе 2 происходит разделение многофазной жидкости на газоводонефтяную фракцию (выход 3) и водонефтяную фракцию (выход 4). Газоводонефтяная фракция с выхода 3 сепаратора 2 поступает в напорный трубопровод 5, куда также дозатором 14 непрерывно подается ингибитор коррозии ВНПП-1 в количестве 30 г/т. Далее по напорному трубопроводу 5 газоводонефтяная смесь подается либо на установку подготовки нефти, либо на вход следующей станции перекачки и сепарации многофазных смесей. Водонефтяная фракция с выхода 4 сепаратора 2 поступает через соответствующие открытые запорные элементы 16 на входы шурфовых насосных установок 6. С выхода каждой шурфовой насосной установки 6 водонефтяная фракция (рабочая жидкость) через активный вход 9 поступает в гидроструйный насос 7.

В случае остановки станции по причине образования в ее гидравлической системе газовой пробки, нарушающей нормальную работу центробежного насоса шурфовой насосной установки 6, открывают запорный элемент 15 и стравливают газ. Через этот же запорный элемент при необходимости осуществляют заполнение шурфа и центробежного насоса установки 6 жидкостью с целью обеспечения нормальных стартовых условий работы указанного насоса.

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к внутрипромысловому сбору и транспортированию водогазонефтяной продукции нефтяных скважин при однотрубном транспортировании на центральный пункт сбора и подготовки нефти. Станция содержит коллектор (1), сепаратор (2) с двумя выходами (3) и (4), выходной напорный трубопровод (5), как минимум одну шурфовую насосную установку (6), как минимум один гидроструйный насос (7) с пассивным (8) и активным (9) входами, как минимум один запорный элемент (10) и как минимум один обратный клапан (11). Выход коллектора (1) гидравлически связан с пассивным входом (8) каждого гидроструйного насоса (7). Выход каждой шурфовой насосной установки (6) гидравлически связан с активным входом (9) по крайней мере одного насоса (7). Один выход (3) сепаратора (2) гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом (5), другой выход (4) сепаратора (2) гидравлически связан с входом каждой шурфовой насосной установки (6). Выход каждого насоса (7) гидравлически связан с входом сепаратора (2) через соответствующий запорный элемент (10) и соответствующий обратный клапан (11). При этом как минимум одна шурфовая насосная установка (6) снабжена запорным элементом (15), предназначенным для выпуска газа из установки или заполнения установки жидкостью. Техническим результатом является повышение надежности и долговечности работы станции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Станция перекачки и сепарации многофазной смеси, которая содержит коллектор, сепаратор, выходной напорный трубопровод, как минимум одну шурфовую насосную установку и как минимум один гидроструйный насос, при этом выход коллектора гидравлически связан с пассивным входом каждого гидроструйного насоса, выход каждой шурфовой насосной установки гидравлически связан с активным входом по крайней мере одного гидроструйного насоса, один выход сепаратора гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом, другой выход сепаратора гидравлически связан с входом каждой шурфовой насосной установки, выход каждого гидроструйного насоса гидравлически связан с входом сепаратора, отличающаяся тем, что она содержит как минимум один запорный элемент и как минимум один обратный клапан, а выход каждого гидроструйного насоса гидравлически связан с входом сепаратора через соответствующий запорный элемент и соответствующий обратный клапан, при этом как минимум одна шурфовая насосная установка снабжена запорным элементом, предназначенным для выпуска газа из установки или заполнения установки жидкостью.

2. Станция по п.1, отличающаяся тем, что содержит как минимум один дополнительный запорный элемент и как минимум один дополнительный обратный клапан, а выход коллектора гидравлически связан с пассивным входом каждого гидроструйного насоса через соответствующий дополнительный запорный элемент и соответствующий дополнительный обратный клапан.

3. Станция по п.1, отличающаяся тем, что содержит дозатор ингибитора коррозии, гидравлически связанный с выходным напорным трубопроводом.